La technologie derrière Skylanders : une analyse interne

En 2011, Activision a marqué l’industrie du jeu vidéo avec la sortie de Skylanders: Spyro’s Adventure, sa première incursion dans ce qui allait être popularisé sous le nom de genre « toys-to-life ». En combinant des figurines de collection physiques avec une expérience de jeu numérique, Skylanders a introduit une utilisation novatrice de la technologie de communication en champ proche, ou NFC, permettant de transférer les données d’un personnage entre le monde physique et l’univers virtuel. Le concept a connu un succès retentissant. Dès 2015, la franchise avait généré plus de 3 milliards de dollars en revenus et vendu plus de 250 millions de figurines. Toutefois, après plusieurs années et de nombreuses suites, le marché s’est progressivement saturé et l’intérêt du public a diminué.

Cet article propose une analyse approfondie de la technologie qui alimentait l’écosystème innovant de Skylanders. Il s’intéresse aux aspects techniques des figurines, au fonctionnement du Portail du Pouvoir ainsi qu’à la communauté homebrew qui s’est développée autour de cette technologie.

Qu’est-ce que le NFC ?

La communication en champ proche, ou NFC, est une technologie sans fil à courte portée qui permet à deux appareils d’échanger de petites quantités de données lorsqu’ils sont placés très près l’un de l’autre, généralement à quelques centimètres de distance. Elle fonctionne à l’aide d’un champ magnétique : un appareil, comme un terminal de paiement ou un téléphone intelligent, génère ce champ, tandis que l’autre, comme une carte de crédit sans contact ou un porte-clés électronique, utilise cette énergie pour transmettre de l’information en retour. Rapide et ne nécessitant aucune configuration préalable, le NFC est largement utilisé dans les systèmes de paiement sans contact, les billets numériques et les cartes d’accès aux bâtiments.

Le NFC repose sur des normes internationales qui garantissent l’interopérabilité entre différents appareils et fabricants. Une étiquette NFC typique possède un identifiant unique ainsi qu’une petite quantité de mémoire permettant de stocker des données, comme un numéro de compte ou un code d’accès. Comme la plupart des étiquettes sont passives, elles ne nécessitent pas de batterie et ne fonctionnent que lorsqu’elles se trouvent à proximité d’un lecteur alimenté. Cette simplicité rend le NFC particulièrement adapté aux interactions rapides et sécurisées, sans boutons, menus ou connexion physique. Il peut également être utilisé entre deux appareils alimentés, comme des téléphones intelligents, en raison de sa facilité d’utilisation et de son adoption généralisée.

À l’intérieur des figurines Skylanders

Au cœur de chaque figurine Skylanders se trouve une puce NFC passive, plus précisément une étiquette NXP MIFARE Classic 1K. Cette puce contient 1 024 octets de mémoire EEPROM, répartis en 16 secteurs comprenant chacun 4 blocs. Dans chaque secteur, un bloc est réservé aux paramètres de sécurité, laissant la majorité de l’espace disponible pour les données du jeu. La puce possède également un identifiant unique de 4 octets, qui permet au jeu de reconnaître chaque figurine. Lorsqu’elle est placée sur le Portail du Pouvoir, cet identifiant indique au jeu quel personnage est utilisé, tandis que la mémoire interne stocke les données de sauvegarde personnalisées qui rendent chaque figurine unique.

Les figurines Skylanders stockent une quantité surprenante d’information dans cet espace pourtant limité. Les champs principaux incluent le niveau du personnage, son nombre actuel de points d’expérience, l’or total accumulé, les chapeaux ou équipements portés, les compétences débloquées ainsi que la progression vers certaines améliorations. Certains titres permettent également d’enregistrer un surnom personnalisé ou le nom du propriétaire, conservé dans un bloc de texte à longueur fixe.

Pour assurer la fiabilité des données, Skylanders mise sur la redondance. Les valeurs critiques sont souvent écrites à plusieurs endroits ou enregistrées sous forme de données miroir, accompagnées de sommes de contrôle. Si une copie est corrompue, le jeu peut détecter l’incohérence et revenir à une version valide. Ces sommes de contrôle découragent également les modifications maladroites, puisque toute altération non conforme peut être repérée par le jeu, qui rétablit alors les valeurs par défaut plutôt que d’accepter des données incohérentes.

Pour protéger ces données contre les accès non autorisés ou les modifications, les secteurs mémoire de la puce sont verrouillés à l’aide du chiffrement Crypto-1 propre au MIFARE Classic. Chaque secteur nécessite une clé secrète de 6 octets pour autoriser la lecture ou l’écriture, et seuls les appareils connaissant ces clés peuvent accéder au contenu. La plupart des figurines utilisent une clé A commune à plusieurs secteurs, tandis que la clé B est souvent désactivée ou laissée à sa valeur par défaut.

En plus de cette protection matérielle, Activision a ajouté une seconde couche de chiffrement. Le contenu réel des blocs mémoire, comme les points d’expérience ou les données d’amélioration, est chiffré à l’aide de l’algorithme AES-128. Ce chiffrement est entièrement géré par le logiciel du jeu. Le Portail du Pouvoir authentifie la figurine et lit la puce, puis transmet les données chiffrées à la console. Le jeu procède ensuite au déchiffrement, applique les modifications nécessaires et réécrit les données mises à jour sur la figurine.

Avec le temps, la communauté Skylanders a classé les figurines selon le comportement de leur puce NFC, distinguant deux grandes générations de conception. Dans le milieu homebrew, on parle généralement de Gen 1 et de Gen 2.

Les figurines allant de Spyro’s Adventure à Trap Team utilisent des puces MIFARE Classic 1K standard, souvent désignées comme Gen 1. Ces étiquettes peuvent être clonées intégralement à l’aide de cartes dites « magiques » Gen1a, qui permettent de réécrire l’UID normalement fixe de la puce, une condition essentielle pour créer des copies exactes que le jeu reconnaît comme authentiques.

Dans les versions ultérieures, notamment autour de Imaginators, Activision a introduit des étiquettes dites Gen 2, qui semblent reposer sur du matériel mis à jour, comme le MIFARE Classic EV1, ou sur des schémas de clés différents. Ces puces utilisent toujours le chiffrement Crypto-1, mais comportent certaines modifications qui ont temporairement brisé la compatibilité avec les outils de décodage courants, du moins jusqu’à ce que la communauté s’adapte.

Même si les étiquettes Gen 2 ont rendu le clonage légèrement plus complexe, les deux générations ont depuis été entièrement analysées et rétro-ingéniérées. Aujourd’hui, il est possible de lire, modifier et dupliquer les données d’une figurine, peu importe sa génération.

Le Portail du Pouvoir : une passerelle entre deux mondes

Le Portail du Pouvoir constituait l’interface physique entre les figurines Skylanders et le jeu, transformant de simples étiquettes NFC passives en personnages jouables et en événements interactifs. Alimenté par USB, il agissait comme un lecteur NFC spécialisé, utilisant les protocoles ISO 14443 ainsi que des mécanismes d’anticollision pour gérer simultanément jusqu’à trois étiquettes, généralement deux personnages et un objet magique.

Les premières versions étaient relativement simples sur le plan matériel. Toutefois, leur réactivité en temps réel et leur compatibilité multiplateforme donnaient l’impression d’une intégration transparente. Pour la majorité des joueurs, le portail fonctionnait sans configuration particulière, à condition d’utiliser la version appropriée pour le jeu et la console concernée.

Sur le plan technique, le portail se présentait aux consoles ou aux PC comme un périphérique USB standard, souvent en utilisant la classe Human Interface Device, ou HID. À l’intérieur, un microcontrôleur gérait l’interrogation NFC, l’authentification et la séquence des étiquettes avec une latence minimale. Il effectuait également l’authentification des secteurs MIFARE Classic à l’aide des clés stockées, mais il ne déchiffrait ni n’interprétait les données des figurines. Cette responsabilité revenait entièrement au logiciel du jeu, qui prenait en charge le chiffrement de niveau supérieur ainsi que les mécanismes de vérification comme les sommes de contrôle.

Au-delà de la communication, le portail gérait aussi les éléments visuels et l’alimentation. Il intégrait des DEL RGB qui s’illuminaient selon l’élément associé à chaque Skylander. Tandis que la puce NFC de la figurine stockait la progression du joueur, le portail assurait la communication avec l’étiquette et fournissait l’énergie nécessaire à son fonctionnement. La compatibilité variait selon les versions du jeu et les consoles, il était donc essentiel de vérifier quel modèle de portail était pris en charge par chaque plateforme et chaque titre.

L’un des aspects les plus impressionnants du Portail du Pouvoir sur le plan technique était sa capacité à gérer plusieurs étiquettes NFC simultanément. En utilisant le protocole d’anticollision ISO 14443-A, le portail pouvait détecter et communiquer avec plusieurs figurines à la fois en parcourant leurs identifiants uniques et en authentifiant chaque étiquette tour à tour.

Les premiers modèles, comme ceux fournis avec Spyro’s Adventure et Giants, pouvaient suivre de façon fiable jusqu’à trois étiquettes, généralement deux personnages et un objet magique. Toutefois, à mesure que la franchise a introduit des mécaniques plus complexes, notamment les figurines à double étiquette de Swap Force ou l’emplacement dédié aux pièges dans Trap Team, la capacité requise a augmenté.

Les portails plus récents ont donc amélioré leur micrologiciel afin de répartir le temps de communication entre quatre étiquettes ou plus sans provoquer de collision. Les anciens modèles, quant à eux, avaient davantage de difficulté à gérer cette charge accrue.

Ces améliorations représentent les changements les plus marquants apportés au matériel du portail au fil de la série. Les modèles plus récents ont intégré un contrôle DEL plus réactif et, dans le cas de Trap Team, un haut-parleur permettant la lecture de voix directement depuis le jeu. Une version portable alimentée par piles, utilisant une liaison sans fil de 2,4 GHz, a également été commercialisée pour la Nintendo 3DS.

À l’arrivée de Imaginators, les révisions matérielles se sont toutefois faites plus discrètes. Activision a encouragé les joueurs à réutiliser leurs portails existants et, sur la Nintendo Switch, le portail physique a été entièrement remplacé par le lecteur NFC intégré à la console. Cette transition marquait une réduction progressive du développement de périphériques dédiés.

Innovations NFC

Alors que la plupart des systèmes « toys-to-life » utilisaient les étiquettes NFC comme de simples identifiants, Skylanders a exploité cette technologie de manière plus ambitieuse. L’une des premières innovations visibles est apparue avec les figurines LightCore dans Skylanders: Giants. Ces figurines intégraient des DEL qui s’illuminaient lorsqu’elles étaient placées sur le Portail du Pouvoir ou à proximité.

L’effet était particulièrement intéressant sur le plan technique. L’alimentation des DEL provenait entièrement du champ NFC généré par le portail, sans aucune pile à l’intérieur de la figurine. Une puce récupérait l’énergie du champ électromagnétique par couplage inductif et activait l’éclairage. Cette approche transformait une interaction RFID passive en réponse visuelle dynamique. Les joueurs ont rapidement constaté que l’illumination pouvait également être déclenchée par d’autres sources NFC, comme certains téléphones intelligents ou la manette Wii U.

Activision a poussé l’intégration du NFC encore plus loin avec Skylanders: Swap Force, qui a introduit des personnages modulaires pouvant être séparés en une moitié supérieure et une moitié inférieure. Chaque moitié contenait sa propre puce NFC, ce qui permettait aux joueurs de combiner différentes parties pour créer des personnages personnalisés.

Cette approche représentait un véritable défi d’ingénierie. Le système devait non seulement identifier quelles moitiés étaient présentes, mais aussi comprendre comment elles étaient assemblées. La solution retenue consistait à intégrer une bobine de lecture dans la moitié inférieure de chaque figurine, lui permettant de détecter la puce de la partie supérieure et de transmettre ses données au portail.

Le Portail du Pouvoir devait désormais lire deux bobines distinctes : celle de la base, qui contient la puce principale, et une seconde bobine agissant comme relais pour détecter la moitié supérieure. Un profil complet de personnage n’était assemblé que lorsqu’une partie supérieure valide était détectée à proximité immédiate. Les aimants physiques utilisés pour maintenir les deux moitiés ensemble ne participaient pas au transfert de données. Leur rôle était simplement d’assurer un alignement précis, indispensable à la communication radio à très courte portée entre les deux relais.

L’architecture à double NFC introduite avec Swap Force a été poussée encore plus loin dans Skylanders: SuperChargers, notamment grâce à une collaboration avec Nintendo. Des éditions spéciales de Donkey Kong et Bowser intégraient deux puces NFC physiquement distinctes : l’une destinée à Skylanders et l’autre compatible avec les amiibo. Un commutateur situé sous la figurine permettait de basculer entre les deux modes. Sur le plan interne, cette conception exigeait une gestion rigoureuse des antennes afin d’éviter toute interférence, probablement à l’aide d’une bobine partagée redirigée vers l’une ou l’autre des puces selon la position du commutateur.

Il s’agissait de la première fois qu’une figurine Skylanders était explicitement conçue pour fonctionner dans deux écosystèmes distincts, avec une prise en charge complète des deux bibliothèques de jeux et de leurs structures de données respectives.

Scène Homebrew

À mesure que Skylanders gagnait en popularité, une communauté homebrew s’est rapidement formée autour de ses figurines basées sur le NFC. Des joueurs à l’esprit technique ont commencé à analyser leur fonctionnement, d’abord en utilisant des lecteurs USB comme l’ACR122U ou des montages à base d’Arduino pour détecter et interroger les puces.

Même si les données étaient protégées par le chiffrement du MIFARE Classic, ces mécanismes ont fini par être rétro-ingéniérés. Une fois les clés de secteur et le schéma de chiffrement compris, les utilisateurs ont pu lire, sauvegarder et éventuellement cloner les figurines. Cela a ouvert la porte à la fois à des initiatives de préservation et à des usages plus contestables, avec des outils allant de simulateurs RFID avancés comme le Proxmark3 à des appareils grand public plus accessibles.

L’un des outils les plus marquants fut MaxLander, un produit commercial lancé en 2015 qui offrait des fonctions complètes de sauvegarde et de clonage des figurines. Les utilisateurs pouvaient extraire l’intégralité de la mémoire d’une figurine vers un fichier, puis l’écrire sur des étiquettes NFC vierges, créant ainsi des copies fonctionnelles des personnages.

MaxLander était compatible avec l’ensemble des titres Skylanders, incluant la prise en charge des figurines Swap Force à deux parties. Si certains s’en sont servis pour partager des figurines en ligne ou jouer avec des personnages qu’ils ne possédaient pas, d’autres y ont vu un outil de préservation, par exemple pour lire le contenu de figurines rares encore scellées dans leur emballage. Ce produit a considérablement réduit la barrière technique pour les utilisateurs souhaitant explorer ou manipuler les données des figurines.

Reverse engineering Skylanders’ Toys-to-life mechanics

From hardware to software, this post covers everything I have managed to uncover about Skylanders’ Toys-to-life mechanics.

Marijn KneppersMarijn Kneppers

Parallèlement, des outils open source et des applications mobiles ont facilité la modification des figurines par les passionnés. Une fois les clés de chiffrement communautaires rendues publiques, certaines applications Android permettaient de lire et d’écrire les données des figurines directement à partir du lecteur NFC intégré au téléphone. Sur PC, des utilisateurs combinaient des lecteurs courants comme l’ACR122U avec des logiciels d’édition personnalisés pour modifier les statistiques, changer le nom d’un personnage ou réinitialiser ses données.

Des communautés ont également compilé des archives complètes d’images NFC, comme le « Ultimate NFC Pack », rendant possible le clonage de figurines rares à l’aide d’étiquettes réinscriptibles peu coûteuses. Contrairement aux amiibo de Nintendo, le système Skylanders ne reposait pas sur une authentification cryptographique robuste. Des données correctement formatées suffisaient souvent à tromper le jeu. Cette relative simplicité a rendu l’écosystème accessible non seulement aux joueurs, mais aussi aux bricoleurs et aux archivistes. L’une des ressources les plus connues dans ce domaine est « The Crypt », un vaste dépôt d’informations consacré aux figurines et aux techniques permettant de les analyser et de les modifier.

Créer ses propres Skylanders

Une fois les données des figurines entièrement rétro-ingéniérées, les fans ont développé divers outils et méthodes pour créer leurs propres figurines, soit en programmant de véritables étiquettes NFC, soit en simulant entièrement leur comportement par logiciel. Aujourd’hui, deux approches dominent : le clonage matériel à l’aide d’étiquettes NFC vierges et l’émulation logicielle qui amène le jeu à lire une étiquette virtuelle. Dans les deux cas, il faut disposer d’une image mémoire chiffrée de la figurine, extraite d’un jouet réel ou obtenue à partir d’archives communautaires soigneusement compilées comme l’« Ultimate NFC Pack

Le clonage matériel constitue l’approche la plus fidèle sur le plan physique. Pour reproduire une figurine, il faut une étiquette MIFARE Classic 1K inscriptible qui permet la modification du secteur 0, souvent appelée carte « magique » Gen1a. Ces étiquettes autorisent la réécriture de l’UID, ce qui est essentiel si le jeu associe les clés de chiffrement à un numéro de série précis. On trouve facilement en ligne des cartes, autocollants ou jetons Gen1a à faible coût, généralement présentés comme des produits destinés à des expériences NFC ou à des sauvegardes de cartes.

Il faut également un lecteur ou graveur compatible, comme l’ACR122U en USB ou un Proxmark3 pour un contrôle plus avancé. Avec les outils appropriés, il est possible d’écrire l’image mémoire complète, incluant l’UID et les blocs chiffrés, sur une étiquette vierge, créant ainsi un clone entièrement fonctionnel qui se comporte comme la figurine originale sur n’importe quel portail.

La légalité du clonage matériel est fréquemment discutée dans les forums communautaires. La sauvegarde ou la duplication de ses propres figurines est généralement perçue comme acceptable. En revanche, la distribution ou la vente de copies franchit clairement les limites du droit d’auteur et de la propriété intellectuelle.

Pour les utilisateurs qui privilégient la portabilité ou qui souhaitent éviter complètement les étiquettes physiques, les émulateurs logiciels représentent une alternative souple. Des outils comme le Flipper Zero, Flashiibo ou divers projets d’émulation basés sur la puce PN532 peuvent agir comme une étiquette virtuelle lorsqu’ils sont placés sur le Portail du Pouvoir ou, dans certains cas, directement sur la Nintendo Switch. Ces appareils chargent une image mémoire dans leur stockage interne et reproduisent à la demande le comportement d’une puce NFC Skylanders.

Certains téléphones Android compatibles NFC, combinés aux applications appropriées, peuvent également émuler des étiquettes, bien que les limitations matérielles et les restrictions du système d’exploitation puissent réduire la fiabilité. Certaines solutions vont encore plus loin en contournant complètement le protocole NFC et en simulant directement le portail lui-même. Ces outils sont particulièrement utiles pour les tests, les déplacements ou les situations où il n’est pas pratique de transporter les figurines originales. Cela dit, la plupart des solutions d’émulation ne sont pas universelles et fonctionnent seulement avec certaines combinaisons de plateformes et de jeux.

GitHub - NicoAICP/KAOS: Pi Pico Skylander Portal Emulator

Pi Pico Skylander Portal Emulator. Contribute to NicoAICP/KAOS development by creating an account on GitHub.

GitHubNicoAICP

La lecture des données d’une figurine devient relativement simple une fois que l’on dispose du matériel et des clés appropriées. La plupart des outils d’extraction fonctionnent en s’authentifiant auprès de chaque secteur à l’aide des valeurs connues de Key A, puis en lisant l’ensemble des blocs dans un fichier unique. Si vous partez d’une figurine réelle, le lecteur ACR122U et l’application Mifare Classic Tool sur Android figurent parmi les solutions les plus utilisées. Les extractions sont généralement enregistrées sous forme de fichiers binaires au format .bin, souvent accompagnés de l’UID ou d’une étiquette permettant d’identifier le personnage. Des collections complètes de ces fichiers sont également accessibles en ligne, notamment sur certains des sites mentionnés dans l’article.

L’écriture sur une étiquette vierge suit le même processus, mais en sens inverse : authentification, écriture de chaque bloc, puis vérification de l’intégrité. Les outils d’édition permettent aussi de modifier des paramètres comme l’expérience, l’or ou les compétences débloquées avant l’écriture. Il est toutefois essentiel de recalculer la somme de contrôle, faute de quoi le jeu peut refuser la figurine ou réinitialiser ses données.

Que vous cherchiez à préserver votre collection, à créer une équipe personnalisée ou simplement à comprendre le fonctionnement du système, la possibilité de créer ses propres Skylanders est devenue une porte d’entrée accessible vers l’expérimentation NFC. Les outils sont désormais bien établis, le matériel est peu coûteux et les connaissances sont largement partagées. Avec un investissement modeste et un peu de curiosité, il est tout à fait possible d’avoir une équipe complète de Skylanders dans sa poche, sans transporter les figurines en plastique.

Pour les utilisateurs qui possèdent déjà un portail, des outils de bureau comme SkyReader et Skylanders GUI Tool permettent d’accéder entièrement aux données des figurines via USB, sans lecteur NFC supplémentaire. Ces applications communiquent avec le portail en utilisant des commandes HID rétro-ingéniérées et peuvent lire, déchiffrer, modifier et réécrire les données complètes d’un personnage en utilisant uniquement le matériel officiel. Elles s’appuient sur les mêmes méthodes de déchiffrement AES mises au jour par la communauté et proposent à la fois des interfaces en ligne de commande et graphiques pour effectuer des sauvegardes en lot ou des modifications ciblées de statistiques.

Cette approche réduit encore davantage la barrière technique en transformant le portail lui-même en interface de développement. En arrière-plan, des bibliothèques open source comme TheSkyLib ont fourni des API permettant aux développeurs de créer leurs propres outils de sauvegarde, visualiseurs de données ou même des intégrations avec des émulateurs et des tableaux de bord personnalisés.

L’héritage du matériel Skylanders

L’utilisation novatrice du NFC par Skylanders a ouvert la voie à d’autres franchises « toys-to-life », comme Disney Infinity et LEGO Dimensions. En démontrant qu’il était possible d’intégrer des figurines physiques à une progression numérique persistante, la série a établi un modèle technique et commercial que plusieurs éditeurs ont tenté de reproduire.

Paradoxalement, ce succès a aussi contribué à la saturation du marché. À mesure que des concurrents adoptaient des concepts similaires sans apporter d’innovations significatives sur le plan matériel ou logiciel, l’intérêt du public s’est fragmenté. Le modèle est passé d’une expérimentation technologique ambitieuse à une formule répétée, ce qui a accéléré son déclin.

Malgré son déclin progressif, Skylanders a laissé une empreinte durable sur l’industrie du jeu vidéo. En combinant des figurines physiques à une expérience numérique persistante, la franchise a démontré le potentiel du NFC dans un contexte ludique et a établi un standard élevé en matière d’interopérabilité et de compatibilité multiplateforme. Si ses expansions successives ont peut-être dispersé son public, son architecture matérielle demeure un exemple marquant d’intégration réussie entre technologie et divertissement.